Hjemmemelanomtest: Mikronålplaster som erstatning for biopsi

Melanomtesting kan en dag gjøres hjemme ved hjelp av en hudlapp og en teststrimmel med to linjer – i likhet med COVID-19-tester hjemme, ifølge forskere ved University of Michigan.

En ny silikonplaster med mikroskopiske stjerneformede nåler, kalt ExoPatch, har vært i stand til å skille melanom fra frisk hud hos mus.

Plasteret og testen representerer et skritt mot rask hjemmetesting for melanom, som hjelper pasienter med å oppdage den mest aggressive formen for hudkreft tidlig – uten biopsi eller blodprøve.

«Stjerneformede nåler gjør punkteringen enklere og mindre smertefull, men de er så små at de bare trenger inn i det øverste hudlaget – epidermis – og ikke punkterer blodårer»,
sa Sunita Nagrath, professor i kjemiteknikk ved University of Michigan og medforfatter av studien publisert i tidsskriftet Biosensors and Bioelectronics.

ExoPatch-mikronåler, bare 0,6 mm lange og med en spissbredde på mindre enn 100 nanometer (0,0001 mm), er belagt med en gel som fanger opp eksosomer – ørsmå bobler som skilles ut av celler – fra den interstitielle væsken som fyller mellomrommene mellom cellene i epidermis.

Tidligere ble eksosomer antatt å være rett og slett «søppel» som ble kastet ut av celler for å bli avhendet. Faktisk inneholder de fragmenter av DNA og RNA som brukes av celler til å utveksle signaler. Kreftcelleeksosomer kan hjelpe svulster med å spre seg ved å forberede vev til å akseptere svulstceller før de ankommer. Å oppdage disse eksosomene kan gjøre det mulig å oppdage kreft tidligere enn eksisterende metoder.

Gelen som dekker ExoPatch inneholder et protein kalt annexin V, som tiltrekker seg eksosomer og fester dem til overflaten av mikronålene. Etter at plasteret er fjernet fra huden, plasseres det i syre, som løser opp gelen og frigjør eksosomene i løsningen. En teststrimmel dyppes deretter i løsningen:

• Hvis prøven inneholder melanom-eksosomer, vil to bånd vises,

• Hvis ikke, er det én stripe,
  akkurat som det som skjer med COVID-19-tester.

«En person med lys hud og føflekker må oppsøke lege hver sjette måned for å få tatt en biopsi for å se om de er kreftfremkallende eller ikke.
Med denne testen kan du gjøre det hjemme, få resultatene med en gang, og hvis de er positive, kan du oppsøke hudlege»,
sier Nagrath.

Som et første steg i å bevise konseptet, testet forskerne ExoPatch på en prøve av grisevev, som har lignende tykkelse og sammensetning som menneskehud. Ved hjelp av et mikroskop fant de ut at mikronålene penetrerte omtrent 350 til 600 nanometer inn i huden. Til sammenligning er epidermis på en menneskelig underarm omtrent 18 300 nanometer tykk.

For å teste om ExoPatch kunne fange opp melanom-eksosomer fra huden, testet teamet musehudprøver: halvparten fra friske dyr, halvparten fra mus injisert med en del av en menneskelig melanomtumor. Etter 15 minutters påføring ble ExoPatch plassert under et kraftig mikroskop.

«Da jeg så de mikroskopiske bildene, ble jeg glad for å se hvor godt eksosomene festet seg til mikronålene og var i størrelsesområdet 30–150 nanometer, slik vi forventet»,
sa Scott Smith, en kjemiingeniørstudent ved University of Michigan og medforfatter av studien.

Etter å ha bekreftet at eksosomene festet seg til ExoPatch, løste forskerne opp gelen og kjørte prøvene gjennom teststrimlene. Testen skilte melanomprøver fra friskt vev – intensiteten til den andre strimmelen var 3,5 ganger høyere i melanomprøvene.

ExoPatch gjenvant 11,5 ganger flere eksosomale proteiner fra melanomprøver sammenlignet med friskt vev, noe som demonstrerer dens evne til selektivt å fange opp krefteksosomer.

Neste steg vil være en pilotstudie på mennesker, etterfulgt av kliniske studier for å sette teknologien ut i praksis. I tillegg til melanom kan ExoPatch-gelbelegget modifiseres for å oppdage eksosomer som skilles ut av andre kreftformer assosiert med solide svulster, som lunge-, bryst-, tykktarms-, prostata- og hjernekreft.

«Dette er den første lappen som er utviklet for å fange opp sykdomsspesifikke eksosomer fra væsken under huden.
Potensialet til denne tilnærmingen er enormt»,
sa Nagrath.